发光性质可调的金属-有机骨架材料[Zn(BDC)(H_2O)_(2-2x)·(8-Hq)_x]的合成及发光性质

以对苯二甲酸(H2BDC)为配体,以锌为中心离子,采用沉淀法合成了具有一维结构的金属配合物[Zn(BDC)(H2O)2]纳米晶,将化合物分散到不同浓度的8-羟基喹啉(8-Hq)溶液中,得到系列配位聚合物[Zn(BDC)(H2O)2-2x·(8-Hq)x]。分别用FT-IR和XRD对目标产物的结构进行了表征。固态发光性质研究显示:[Zn(BDC)(H2O)2]及其配位聚合物具有强的发光,配位聚合物随着8-Hq量的增加,其发光发射光谱有规律地红移,表明该配位聚合物能够通过改变8-Hq与骨架材料间的量的比实现对材料发光性质的调控。     

2,9-二正丁基-1,10-菲咯啉双核铜(Ⅰ)配合物的合成、晶体结构及光学性质

以2,9-二正丁基-1,10-菲咯啉(dnbp)和碘化亚铜为原料,在四氢呋喃溶液中反应合成了一种新型中性双核铜(Ⅰ)配合物[CuI(dnbp)]2。采用X射线单晶衍射、核磁共振氢谱、紫外-可见吸收光谱表征其结构,荧光光谱测定其发光性能。结果表明:该配合物分子由两个Cu(Ⅰ)离子通过两个碘离子桥联形成畸变的菱形Cu2I2核心和dnbp螯合配体构成,配合物中I—Cu—I的夹角较小(106.08°),两个Cu(Ⅰ)离子的距离很长(0.319 4 nm),表明它们的相互作用可以忽略。上述结构的特征主要由dnbp配体大的空间位阻造成。配合物晶体属于三方晶系,空间群为R-3,晶胞参数a=4.404 14(11)nm,b=4.404 14(11)nm,c=1.085 92(4)nm,γ=120°,V=18.241 1(9)nm3。配合物在二氯甲烷溶液中出现350～500 nm的吸收峰,归属于金属离子到配体的电荷转移跃迁(MLCT)。室温下,当激发波长为365 nm时,其最大发射波长为653 nm,发光寿命为3.1μs,光致发光量子产率为0.013。发光机制属于金属离子和卤素到配体电荷转移激发态的磷光发射。低温下,配合物最大发射波长蓝移至645 nm,发射峰变窄。     

2-(3’,4’-二羧基苯氧基)苯甲酸配体桥联的锌(Ⅱ)配合物的合成、结构及荧光性质

以2-(3’,4’-二羧基苯氧基)苯甲酸(H3DPBA)和1,3-二(4-吡啶基)-丙烷(bpp)为配体,与Zn(Ac)2通过水热反应,获得了一维链状配合物Zn(DPBA)(bpp)。该配合物的一个不对称单元包括一个Zn(Ⅱ)离子,一个DPBA配体和一个bpp配体。Zn(Ⅱ)离子与四个氧原子及一个氮原子配位,其配位数为5。固态配合物在375nm处出现强的发射峰,来自于配体的π~*—π跃迁。与配体的荧光发射光谱比较,配合物的荧光发射峰发生了蓝移,而且配合物的荧光发射强度有大幅度增强。讨论了配合物在常见溶剂中和金属阳离子中的荧光性质。实验结果表明不同有机小分子或不同金属阳离子对配合物的荧光强度有不同程度的影响,有机小分子硝基苯和Fe~(3+)使配合物荧光猝灭,该Zn(Ⅱ)-配合物可用于硝基苯的检测以及水和乙醇体系中Fe~(3+)的检测。     

2,6-双[N-(1′,1′-二甲基-2′-羟基)甲酰胺]吡啶及镍(Ⅱ)配合物的合成与光谱学研究

合成并表征了有机配体2,6-双[N-(1′,1′-二甲基-2′-羟基)甲酰胺]吡啶(L)及其镍(Ⅱ)配合物,采用元素分析确定目标配合物组成为C15H21N3O4Ni.H2O,通过对比分析的方法讨论了配位前后游离配体L和镍(Ⅱ)配合物的核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外吸收光谱和紫外-可见吸收光谱的谱学性质,进而推断出镍(Ⅱ)配合物的结构。结果表明,配体2,6-双[N-(1′,1′-二甲基-2′-羟基)甲酰胺]吡啶以2个酰胺负离子N和1个吡啶环N原子为配位原子,与中心金属离子Ni(Ⅱ)通过三齿形式配位;配合物中Ni(Ⅱ)采取dsp2杂化轨道方式与配位原子构成配位键,中心金属Ni(Ⅱ)的配位数为4,1个Ni(Ⅱ)与1个三齿配体L和1个水分子配位,形成平面正方形构型的低自旋镍(Ⅱ)配合物。     

新型β-二酮配体及其Eu(Ⅲ)三元配合物的合成、表征及发光性能的研究

采用Claisen缩合反应合成了一种新型的β-二酮化合物1-(4-溴苯)-3-苯基丙烷-1,3-二酮(L),并以其为第一配体,邻菲罗啉(Phen)为第二配体,合成出新型稀土Eu(Ⅲ)三元配合物。通过元素分析、红外光谱、紫外光谱、荧光光谱对合成的配体及三元配合物进行了表征。红外光谱的分析表明：配体L含有β-二酮结构,且烯醇式含量高;配合物中L的氧原子以及Phen中的氮原子与稀土离子进行了配位。紫外光谱的分析表明配合物中的能量传递主要来自第一配体。通过荧光光谱研究了配合物的发光性质,结果显示配合物表现出Eu3+的特征发射,主发射峰为Eu3+的5D₀ →7F₂发射,属于窄带发射,单色性较好,是具有潜在应用价值的红色发光材料。     

对氯苯甲酸-2,4,6-三吡啶基三嗪稀土配合物的合成、表征及发光性能

以对氯苯甲酸为第一配体,2,4,6-三吡啶基三嗪(TPTZ)为第二配体,分别以铕、铽和镝为中心,合成了10种稀土配合物,并进行了元素分析、稀土络合滴定、等离子光谱、紫外光谱、红外光谱和发光光谱测定。配合物的组成为:RE(p-ClBA)3(TPTZ).2H2O和RE0.5Ln0.5(p-ClBA)3(TPTZ).2H2O(RE=Eu3+,Tb3,+Dy3+;Ln=La3,+Gd3,+Y3;+p-ClBA=对氯苯甲酸根;TPTZ=2,4,6-三吡啶基三嗪),均为非电解质;对氯苯甲酸的羧基氧原子与稀土离子配位,2,4,6-三吡啶基三嗪以主配位点上的3个氮原子与稀土离子配位;铕配合物的发光强度大于铽配合物的,镝配合物发光最弱;在上述3种发光稀土配合物中分别掺入发光惰性稀土离子镧、钆及钇后,发光强度有不同改变,掺入镧可明显增强铕、铽的发光强度,钆可敏化铕、铽和镝的发光,而钇的敏化作用较弱。表明:掺杂配合物并不完全是两种简单配合物的机械混合,而是有混配配合物生成。     

发光性质可调的金属-有机骨架材料 的合成及发光性质

以对苯二甲酸(H₂BDC)为配体,以锌为中心离子,采用沉淀法合成了具有一维结构的金属配合物 纳米晶,将化合物分散到不同浓度的8-羟基喹啉(8-Hq)溶液中,得到系列配位聚合物 。分别用FT-IR和XRD对目标产物的结构进行了表征。固态发光性质研究显示: 及其配位聚合物具有强的发光,配位聚合物随着8-Hq量的增加,其发光发射光谱有规律地红移,表明该配位聚合物能够通过改变8-Hq与骨架材料间的量的比实现对材料发光性质的调控。     

2-(4-氯代苯甲酰基)苯甲酸配合物光致发光研究

以Eu3+,Tb3+为中心离子,2-(4-氯代苯甲酰基)苯甲酸(HCBBA)为第一配体,邻菲咯啉(Phen)、三苯基氧膦(TPPO)、二苯亚砜(DPSO)为第二配体,合成了多种铕铽的二元和三元配合物,并测试其荧光效能,以研究配体的加入对中心离子发光强度的影响。结果表明,合成的配合物均发出Eu(Ⅲ)和Tb(Ⅲ)的特征荧光,但相对强度明显不同。在铕与2-(4-氯代苯甲酰基)苯甲酸根(CBBA)形成的配合物体系中,Phen和DPSO显示了较强的敏化作用,且Phen敏化效果更强,而TPPO则对配合物荧光有猝灭作用。在Tb-CBBA体系中,DPSO表现出很强的敏化作用, Phen和TPPO却对配合物荧光起猝灭作用,且TPPO猝灭效果更强。经红外推测,羧酸根均以双齿桥式与Eu3+和Tb3+配位;在3 200～3 600 cm-1出现水的弱的羟基的伸缩振动吸收峰,表明配合物中含有结晶水。     

新型苯基吡唑铱(Ⅲ)配合物的合成及光物理性能研究

合成了4种新型铱配合物(ppz)₂Ir(LX)(ppz＝1-苯基吡唑,LX＝2-(2’-羟基苯基)苯并噻唑(BTZ),2-(3’-甲基-2’-羟基苯基)苯并噻唑(3-MeBTZ),2-(4’-甲基-2’-羟基苯基)苯并噻唑(4-MeBTZ),2-(4’-三氟甲基-2’-羟基苯基)苯并噻唑(4-TfmBTZ)),并对其分子结构和光物理性能进行了表征。结果表明,4种配合物的最大发光峰分布在583～615 nm,并都在400 nm左右出现一个弱发射带。400 nm的弱发射被认为是金属离子微扰的辅助配体BTZ的单重态激子的辐射跃迁,长波段的光发射被认为是Ir(BTZ)的3MLCT三重态激子的辐射跃迁。而Ir(ppz)₂的3MLCT的三重态激子在室温下被猝灭。最强激发带位于250～310 nm,表明这些配合物的发射主要源于ppz和BTZ配体的跃迁,而不是3MLCT跃迁。与Ir(ppz)₃相比,不仅实现了室温磷光,也通过第二配体的修饰实现了对发光颜色的调制。     

铽掺钇配合物[(TbxY1-x)(HL)L'Cl·1/2H2O]的合成及荧光性质研究

以1,3,5-苯三甲酸根(BTC3-)为阴离子配体,1,10邻菲啰啉(phen)为中性配体,以不同摩尔比铽、钇离子为中心体,合成了系列铽掺钇配合物.经C,N,H元素分析,稀土总量络合滴定和铽、钇分量的测定推测配合物的组成为(TbxY1-x)(HL)L'C1·1/2H2O(x=0.10,0.30,0.50,0.70,0.90,L=BTC3-,L'=phen);配合物的波谱测定结果表明,配体1,3,5-苯三甲酸根的羧基氧原子和稀土离子配位成键;1,10邻菲啰啉的氮原子与稀土离子螯合成环.荧光发射光谱测试表明,该类配合物是一类发光强度较好的配合物,不发光的钇离子对铽离子的发光有明显的增强作用,铽:钇为0.7:0.3的配合物(Tb0.7Y0.3)(HL)L'Cl· 1/2H2O的发光强度最大.     

新型蓝光OLED材料和器件

基于有机材料的电致发光技术可以应用于超薄平面显示和有机固体激光器等方面,在近20年来取得了飞速的发展,基本实现了红、绿、蓝三基色发光.绿色材料发展最快,基本达到了商业化实用阶段,而红色和蓝色材料的问题较多,特别是稳定、高效率的蓝光更具有挑战性.综述了近期我们对蓝光材料的分子设计与合成,以及蓝光器件的一些研究.主要包括金属络合物2,3-二甲基-8-羟基喹啉锂和聚芴衍生物树枝状的聚芴化合物的蓝光材料,以及利用基激复合态实现蓝光的电致发光器件.通过光致发光、电致发光光谱以及电压-电流-发光亮度特征曲线等研究了这些发光材料和器件的性质.现在蓝光器件的色纯度和工作寿命还有待提高.     

InGaN/GaN多量子阱蓝色发光二极管的实验与模拟分析

分别采用量子阱模型和量子点模型对蓝色InGaN/GaN多量子阱发光二极管电学和光学特性进行模拟,并和实验测量结果进行了比对,结果发现,量子点模型的引入,很好地解决了I-V和电致发光二方面的实验与理论模型间符合程度不好的问题.同时,在I-V曲线特性模拟中发现,在量子点理论模型的基础上,只有考虑到载流子的非平衡量子传输效应,才能得到和实验相接近的I-V曲线,揭示着在InGaN/GaN 多量子阱发光二极管电输运特性中,载流子的非 关键词： InGaN/GaN 发光二极管 数值模拟 量子点模型     

高色域量子点LED及其在背光显示中的应用研究

量子点因其独特优异的光学特性而被广泛应用于发光领域,其中最突出的特点是光谱调谐方便,只需要改变材料的尺寸,就可实现发光光谱的调谐。结合实际应用的需要,选取CdSe材料作为主要研究对象,通过改进工艺,采用希莱克技术隔绝水氧,使用高温热注入法,调整原料中镉源和锌源,硒源和硫源的比例,获得了尺寸分别约为6.0和4.2 nm,发光峰分别为625和525 nm,半高宽分别为30和28 nm,荧光量子产率分别达到82%和61%的粒径均一、色纯度高且高效稳定核壳结构CdSe/ZnS红光和绿光量子点材料。然后对量子点LED在背光显示中的应用进行了研究,采用合成的红光和绿光量子点材料替代传统工艺中的荧光粉材料,通过改进封装方式,对量子点光转换层采用双层环氧树脂AB胶保护,同时引入PMMA透镜包覆,从根本上隔绝水氧。最终得到的量子点白光LED,红绿蓝光发射峰分别为630, 535和453 nm,半高宽别为20, 28和30 nm,三段光谱发射峰两侧对称性良好,有效解决了传统荧光粉白光LED在红色光谱波段缺失的问题,并同时实现了单色性好、色纯度高、色彩饱和度高等优点。在LED积分球光色电测试系统中20 mA电流条件下测试,得到了CIE色坐标为(0.329, 0.324)的白光量子点LED,这是非常接近标准白光的色坐标。其色温为5 094 K,光效达到94.72 lm·W-1,显色指数Ra可达78.6,寿命超过400 h。最后对量子点LED灯条进行封装得到背光源,根据测试获取的白光量子点LED发射光谱,可以得到sRGB颜色三角形,即色域,通过对比NTSC1931标准色域,得到了色域覆盖率可以达到109.7%的高色域量子点LED背光源。开发的LED背光由240个白光量子点LED制成,并且首次成功演示了29英寸液晶电视面板,这一结果将进一步开发量身定制的量子点,特别是在高性能显示器应用领域。     

An efficient blue-emitting phosphor LiCaPO4:Eu2+ for white LEDs

A new blue-emitting phosphor LiCaPO₄: Eu²⁺ was synthesized by solid state reaction at a relatively low temperature of 900 °C. It gives a single intense emission band centering at 470 nm, which corresponds to the 4f⁶5d¹→4f⁷ transition of Eu²⁺. The dependence of luminescence intensities on Eu²⁺ concentration was investigated. The phosphor, with a single excitation band extending from 250 to 400 nm, could be efficiently excited by near-ultraviolet light-emitting diodes and is believed to be a promising blue-emitting phosphor for white light-emitting diodes.     

Efficiency improvement of red organic light-emitting diodes using a blue phosphorescent exciton blocking layer

Quantum efficiency of red organic light-emitting diodes was improved using a blue phosphorescent emitting layer as an exciton blocking layer. Compared with 8.1% quantum efficiency of standard devices without an exciton blocking layer, high quantum efficiency of 14.1% was obtained using a blue phosphorescent emitting layer between the hole transport layer and the red emitting layer.     

掺杂型红色有机电致发光显示器件

全色显示是有机电致发光显示(OLED)器件发展的目标,而高性能红色发光器件一直是制约全彩色OLED器件实用化的瓶颈,也是目前有机电致发光显示研究的热点。制作了掺杂DCJTB和不同浓度的rubrene两种荧光染料的红色有机电致发光显示器件,以NPB和Alq₃分别作为空穴传输层和电子传输层,发现器件性能与只掺杂DCJTB的器件相比有明显提高,发光效率提高到2～3倍。通过Frster理论和能带理论分析了器件的能量转移机理,研究发现Frster能量转移不是掺杂器件能量转移的主要形式,载流子俘获机制才是器件效率提高的主要原因;rubrene的引入使得能量能够更有效地从Alq₃转移到DCJTB,从而显著地提高了器件的发光效率和性能。     

2, 6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌的合成和光谱性能

合成了一种新型的蓝光发射材料2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌,并利用元素分析、红外光谱、UV-Vis吸收谱、荧光激发光谱和荧光发射光谱研究了其结构、光学特性、能级结构和发光机理。结果表明,2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌是一种三齿配体的发光材料。在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液体系中测定了材料的紫外吸收光谱,2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶的吸收峰波长主要为330,344nm;2,6-双(2-苯并咪唑)吡啶-乙酸锌的吸收峰波长主要为346,366nm。禁带宽度为3.01eV,在紫外光激发下,在DMF溶液体系中的荧光发射峰在458nm处,固态荧光发射峰在475nm,均为蓝色荧光,色纯度高,荧光量子效率高,其荧光发射主要来源于长波吸收带,最大波长吸收带对荧光发射贡献最大。有望通过合理的设计运用到有机电致发光器件中去。     

Sr9R2−xEuxW4O24 (R=Gd and Y) red phosphor for near-UV and blue InGaN-based white LEDs

Eu³⁺-activated phosphors, Sr₉R_2?xEu_xW₄O₂₄ (R=Gd and Y ), were prepared by the conventional solid-state reaction method and their photoluminescent properties were studied. The phosphors show intense red emission under 395 and 465 nm light excitation, which is matched with the light-emitting wavelength of a near-UV-emitting and a blue-emitting InGaN chips, respectively. Bright red-light-emitting diodes (LEDs) and white-light-emitting diodes (WLEDs) were fabricated by coating Sr₉Y _0.4Eu_1.6W₄O₂₄ phosphor onto ～395 nm-emitting InGaN chips and ～460 nm blue-emitting InGaN chips, respectively. The good performances of the LEDs demonstrate that the tungstates are suitable for application of near-UV and blue InGaN-based WLEDs.     

三元配合物Eu(BA)3PIP和 Eu(BA)3phen的制备与发光性质

合成了邻菲罗啉(phen)衍生物2-苯基-咪唑并 -1,10-菲罗啉(PIP),并以其为第二配体,苯甲酸(BA)为第一配体,制备出新型稀土铕三元有机配合物Eu(BA)₃PIP;在相同条件下,第一配体不变,1,10-菲罗啉为第二配体,还制备出Eu(BA)₃phen。采用元素分析、红外光谱、热重和差热分析等技术对合成的配体PIP及配合物Eu(BA)₃PIP和Eu(BA)₃phen进行了表征。通过发光光谱研究了配合物的发光性质,结果表明第二配体PIP有较大的共轭体系,在紫外光激发下,配合物中的配体可将吸收的能量传递给稀土Eu³⁺离子,表现出较强的Eu³⁺离子的特征发射。两种配合物相比,Eu(BA)₃PIP的发光强度明显大于Eu(BA)₃phen的发光强度,说明适宜的第二配体对配合物有很好的敏化发光作用。     

有机吡啶盐的电致发光

有机盐是一种离子化合物,其分子间依靠比范德瓦尔斯力大得多的离子键结合,这有利于器件稳定性的提高。主要研究一种以新型有机吡啶盐ASPT(trans-4-[P-(N-ethyl-N-(hydroxylethyl)-amino)styryl]-N-methylpyridinium tetraphenyl-borate)作发光层的有机电致发光特性。实验发现有机盐ASPT是一种性能较好的红光发射材料。利用ASPT作发光层的单层电致发光器件,可获得稳定的红色电致发光。通过对外场界面势垒影响分析,我们讨论了这种单层器件的发光机理。为了探索ASPT中载流子传输与复合过程,并提高器件性能,设计了ASPT/Alq₃双层和TPD/ASPT/Alq₃三层结构的器件,进一步研究了它们的光电特性。实验结果表明,利用双层器件可获得亮度较高的红色发光。而在三层器件中,由于不同功能层的载流子传输特性的差别,激发复合区域受到驱动电压的显著影响,因此电致发光光谱随电压的变化而变化。通过对光谱结构、能级位置的分析,讨论了相关的发光机理。